(57)【要約】  【課題】  冷却時のおける被覆重なり端部のヒケが生じることを適切に防止し、表面外観に優れたポリオレフィン樹脂被覆鋼管の製造方法を提供する。  【解決手段】  上記課題は、シート状に押出された溶融状態のポリオレフィン樹脂を鋼管表面に螺旋状に巻き付けながら被覆してなるポリオレフィン樹脂被覆鋼管の製造方法において、前記樹脂が溶融状態である間に、表面温度が前記樹脂の融点以上である圧下ロールで、螺旋状に被覆した樹脂の重なり端部を圧下することを特徴とする表面外観に優れたポリオレフィン樹脂被覆鋼管の製造方法によって解決される。  【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状に押出された溶融状態のポリオレフィン樹脂を鋼管表面に螺旋状に巻き付けながら被覆してなるポリオレフィン樹脂被覆鋼管の製造方法において、前記樹脂が溶融状態である間に、表面温度が前記樹脂の融点以上である圧下ロールで、螺旋状に被覆した樹脂の重なり端部を圧下することを特徴とする表面外観に優れたポリオレフィン樹脂被覆鋼管の製造方法
【請求項２】
ロール圧下後、ポリオレフィン樹脂の表面温度を前記樹脂の融点以上の温度に１０秒以上保持することを特徴とする請求項１記載の表面外観に優れたポリオレフィン樹脂被覆鋼管の製造方法
【請求項３】
圧下ロールの表面の材質がシリコン系樹脂、フッ素系樹脂、ＮＢＲ系樹脂の中から選択されるいずれか１種の樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面外観に優れたポリオレフィン樹脂被覆鋼管の製造方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポリオレフィン樹脂被覆鋼管の製造方法に関するもので、詳細には、外表面に凹凸などの外観不良のない、表面外観に優れたポリオレフィン樹脂被覆鋼管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリオレフィン樹脂被覆鋼管の製造方法としては、鋼管の回転方向に対し斜めに配置した搬送ロール（スキューロール）により、加熱した鋼管を回転させつつ管長方向に前進させながら、鋼管の外面に溶融状態のポリオレフィン樹脂シートを連続的に螺旋状に巻き付けて、被覆する方法が知られている。この方法においては、樹脂被覆後、搬送ロールによる被覆樹脂のつぶれを防止する目的から次の搬送ロールに接触する前に被覆樹脂を急速に水冷固化させる必要がある。この水冷によるポリオレフィン樹脂の収縮により、樹脂シートの重なり端部に連続した螺旋状のへこみ、即ちヒケが生じ、外観不良となる。
【０００３】
特に、この現象は、生産性を向上させるために被覆ライン速度をあげた場合におこりやすい傾向があり、このヒケの問題のために、ライン速度を十分にあげることができず、生産性が阻害される要因となっていた。
【０００４】
上記のポリオレフィン樹脂シートを鋼管に巻き付ける際には、通常その巻付け部のシートを鋼管に押付けるためにサポートロールが用いられている。Ｔダイから出てきた帯状溶融樹脂シートを鋼管に巻き付ける際の様子を図６，７に示す。図６に示すように、この装置はポリオレフィン樹脂押出機と接着層を形成する変性ポリオレフィン樹脂押出機を備えており、Ｔダイから共押出しされたポリオレフィン樹脂層と変性ポリオレフィン樹脂層よりなる帯状溶融樹脂シートは、回転しながら図面右方向に進行している鋼管の表面に巻付けられていく。巻付部にはサポートロールが設けられている。図７はシートを巻き付ける際の様子を示した断面図である。このサポートロールは帯状溶融樹脂シートが鋼管に着管する際に、シートが弛んだり、シート層間に気泡等を巻き込んだりしないようにするために用いられるものである。
【０００５】
前述のような外観不良を防止する手段として、ポリオレフィン樹脂の被覆後、シートの重なり端部に沿ってノズルを配置して、水微粒子を噴霧しながら圧縮空気を吹き付け、シートの重なり端部を冷却・固化し、その後さらに外周全面を水冷する方法が開示されている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２９１３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記の従来技術の方法では、連続操業時においては、水微粒子等の冷却材の吹き付け位置のずれにより、重なり端部を集中的に冷却することが難しく、工業的に安定して表面外観を良好に保つことが困難であった。一方、被覆樹脂シート全体に冷却材を吹き付けて冷やすと、通常の冷却の場合と同様にヒケの発生を防止できないという問題がある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、冷却時のおける被覆重なり端部のヒケが生じることを適切に防止し、表面外観に優れたポリオレフィン樹脂被覆鋼管の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、シート重なり端部で発生するヒケの原因を検討した結果、図４、５に模式図で示すように重なり合った樹脂層間の相溶が不十分である場合に、水冷により急速に冷却されて樹脂が収縮する力により層間の溶融不十分な部位に応力が集中して、層間のずれが発し、ヒケとなることを知見した。
【００１０】
即ち、ヒケの発生を防止するためには、収縮による層間のずれを発生させないように、重なり合った樹脂の層間の溶融・一体化を促進することが効果的であることを本発明者らがはじめて見出した。
【００１１】
この樹脂の重なり部分の層間の溶融・一体化を促進するためには、ロールによる加圧が有効であるが、この際、ロールの表面の温度を樹脂の融点以上に保持することにより、溶融すべき重なり部分の樹脂を冷やすことなく、溶融状態を維持したまま、層間の溶融・一体化を促進することが可能となり、ヒケの発生を効果的に抑止できることを知見した。
【００１２】
これは従来のサポートロールだけでは、解決する事はできない。それは、次の理由からである。
【００１３】
樹脂層間の相溶性を向上させるために、サポートロールを強く押つけると、着管時の帯状溶融樹脂シートの膜厚が薄くなり切れやすくなり、特に図７に示すような溶接ビード部を有する鋼管の場合には、そのビード部の段差によって着管する際に切れてしまうためである。
【００１４】
本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、シート状に押出された溶融状態のポリオレフィン樹脂を鋼管表面に螺旋状に巻き付けながら被覆してなるポリオレフィン樹脂被覆鋼管の製造方法において、前記樹脂が溶融状態である間に、表面温度が前記樹脂の融点以上である圧下ロールで、螺旋状に被覆した樹脂の重なり端部を圧下することを特徴とする表面外観に優れたポリオレフィン樹脂被覆鋼管の製造方法に関するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、鋼管の外面に溶融状態のポリオレフィン樹脂シートを連続的に螺旋状に巻付けていくポリオレフィン樹脂被覆方法において、シートの重なり部分にヒケのない表面外観の優れたポリオレフィン樹脂被覆鋼管を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明で用いられる鋼管の種類や寸法は特に制限されないが、例えば、電縫管、スパイラル鋼管、ＵＯＥ鋼管、メッキ管が挙げられる。
【００１７】
まず、必要により、鋼管外面にアルカリ脱脂・酸性処理またはブラスト処理などの除錆処理を施し、表面を清浄化する。さらに優れた防食性を付与するために、鋼管の表面にクロメート処理、燐酸塩処理等の下地処理をほどこしてもよい。さらにその上層に、ポリオレフィン樹脂との接着性を高めるために、エポキシ樹脂等のプライマー層を設けても良い。プライマー層形成前のプライマーの形態としては、粉体プライマー、液状プライマー等があげられる。
【００１８】
プライマー層を形成させる場合には、通常、鋼管を１００℃〜２５０℃程度に加熱する。鋼管の加熱方式としては、高周波誘導加熱、遠赤外加熱ガス直火加熱などの方法が挙げられる。プライマー層の形成方法としてはスプレー塗装、ロール塗布、刷毛塗り、しごき塗布などの方法が用いられる。
【００１９】
本発明の鋼管はポリオレフィン樹脂を被覆するものであるが、ポリオレフィン樹脂は一般に接着性が弱いため接着層を設けることが好ましい。接着層として好ましいものは変性ポリオレフィン樹脂やアイオノマー樹脂などである。変性ポリオレフィン樹脂としては、ポリオレフィン樹脂層に用いられるポリオレフィン樹脂をマレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸などの不飽和カルボン酸もしくはその酸無水物で変性したものなどを用いることができる。接着層の厚みは０．１〜２ｍｍ程度、好ましくは０．５〜１．０ｍｍ程度が適当である。
【００２０】
ポリオレフィン樹脂被覆に用いられるポリオレフィン樹脂としては、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、ブロックポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテンなどの公知のポリオレフィン樹脂を用いることができる。ポリオレフィン樹脂の融点は構造によって異なるが、ポリエチレンの場合１０２℃〜１３７℃程度、通常押出被覆で使用する範囲は１１０〜１２５℃程度、ポリプロピレンの場合、１３０℃〜１７０℃程度、通常押出被覆で使用する範囲は１４０〜１６５℃程度、ポリブテンの場合、１１５℃〜１３５℃程度、通常押出被覆で使用する範囲は１２０〜１３０℃程度、そして、ポリメチルペンテンの場合２２０℃〜２４０℃程度である。このポリオレフィン樹脂被覆の厚みは１〜５ｍｍ程度、通常２〜４ｍｍ程度である。
【００２１】
本発明の方法においては、ポリオレフィン樹脂を加熱溶融してシート状に押出す。ポリオレフィン樹脂の溶融温度は融点より１０〜１６０℃程度高く、好ましくはポリエチレン、ポリブテンの場合６０〜１４０℃程度、ポリプロピレンの場合５０〜１１０℃程度高くする。ポリメチルペンテンの場合は４０〜７０℃程度高くする。シート状に押出すダイは公知のものでよく、Ｔダイ等を利用できる。シートの幅は特に制限されないが３５０〜５５０ｍｍ程度である。
【００２２】
接着層を設ける場合には、これをポリオレフィン樹脂に先立って鋼管に被覆してもよいが、ポリオレフィン樹脂を共押出しするのが簡便である。
【００２３】
ダイから押出された溶融状態のポリオレフィン樹脂シートを必要により下地処理が施された鋼管の表面に螺旋状に巻回していく。その際の鋼管の温度は、ポリオレフィン樹脂がポリエチレンの場合、樹脂の融点より０〜１３０℃程度高い温度であり、ポリプロピレン樹脂の場合、０℃〜１００℃程度高い温度となっている。螺旋状に巻回されたシート側縁の重なり幅、すなわち、重なり厚みがもっとも大きい部位の重なり幅は１０〜５０ｍｍ程度、通常１５〜３０ｍｍ程度である。このシート側縁の重なり端部の積層数は、螺旋状に巻回していく際のピッチによって異なり、２層の場合、あるいは図２、４、５に示すような３層の場合等がある。
【００２４】
本発明においては、この螺旋状に巻回されたポリオレフィン樹脂が溶融状態にある間にその重なり端部を、表面温度がこのポリオレフィン樹脂の融点以上であるロールで圧下するところに特徴がある。本発明によれば、サポートロールで鋼管表面に圧着されたポリオレフィン樹脂シートの重なり部分を、当該部分がまだ溶融状態にある間に圧下ロールで圧下して、互いに接しているポリオレフィン樹脂層間を融着させることができる。
【００２５】
このロール圧下は重なり端部の相溶化を促進して融着させるものであるから重なり端部のみ圧下するものでもよいが、重なり部分全体を圧下してもよい。このためロール幅は最表面の重なり端部を含み、積層数の最も多い部分の幅の１．０〜３０倍、好ましくは１２〜２０倍とするのがよい。ここで圧下とは樹脂平面を加圧する意味であり、圧下ロールは鋼管との間隔を一定に保ち、外表面にそって回転するものである。圧下ロールの表面温度はポリオレフィン樹脂の融点以上の温度、好ましくは融点より１〜１０℃高い程度の温度が適当である。
【００２６】
圧下ロールの表面の材質としては、樹脂の融点以上の耐熱性を有し、圧下の際に溶融樹脂を過度に潰さないように、柔軟な材質で有ることが望ましい。例えば、シリコン系、フッ素系、ＮＢＲ（アクリルニトリル・ブタジエンゴム）系樹脂などが挙げられる。圧下ロールの溶融樹脂と接触する表面部分についてはシリコン系樹脂、フッ素系樹脂、ＮＢＲ系樹脂の中から選択されるいずれか１種の樹脂からなるものであることが好ましい。シリコン系樹脂とは、シリコンを含有する樹脂をさす。またフッ素系樹脂とは、フッ素系ゴムをベースとする樹脂をさす。ＮＢＲ系樹脂とはＮＢＲ樹脂、水素化ＮＢＲ樹脂をベースとする樹脂をさす。
【００２７】
また、ロール表面温度を融点以上に保持する方法としては、ロール内部の空洞部分に温度制御した熱媒を流す、あるいは事前に溶融樹脂との接触により温度を上昇させるなど、公知の方法が使用できる。
【００２８】
圧下ロールはサポートロールよりシートの下流側であって、ポリオレフィン樹脂表面がサポートロールを通過後０．２秒〜１０秒程度、好ましくは０．５〜８秒程度後に配置することが好ましい。
【００２９】
本発明の圧下ロールを通過したポリオレフィン樹脂シートは、例えば水等を吹付けるなどして冷却されるが、このロール圧下後、冷却開始までの間の被覆樹脂表面温度を樹脂の融点以上の温度に保つことにより、さらに相溶化が促進されることもあわせて見出した。その被覆樹脂表面温度を融点以上の温度に保持する時間は、好ましくは１０秒以上である。
【実施例】
【００３０】
［実施例１〜８、比較例１〜３］
ＪＩＳ
Ｇ−３４５７によるＳＴＰＹ４０、管長１２ｍ、外径９１４．４ｍｍ、管厚９ｍｍのＵＯＥ鋼管を使用し、その鋼管の外表面をグリットブラストした。スキューロール上を回転させながら、搬送し、まず転写ロールを用いて、クロメート処理液を該鋼管表面に塗布した。塗布後、塗布面が次のスキューロールと接触するまでに、第1インダクションヒータにより、鋼管温度を１００℃に昇温し、焼付けてクロメート層を形成した。引き続き、２１０℃まで鋼管温度を第２インダクションヒーターにより昇温し、エポキシ粉体塗料（密度１．４９、粒径２５０μｍ以下）を静電粉体塗装機により外面に膜厚３５０〜４００μｍに塗装した。次に、２２０℃に溶融した厚み０．２〜０．５ｍｍの変性ポリエチレン樹脂接着層（無水マレイン酸変性ポリエチレン、融点１２１℃、ＭＦＲ１．０）と厚み３．０ｍｍのポリエチレン樹脂層（高密度ポリエチレン、密度０．９４３、融点１２４℃、ＭＦＲ０．２４）からなる幅４６０ｍｍの２層溶融押出樹脂シートを側縁部のもっとも重さなり数が多い部位の幅が２０ｍｍになるように螺旋状に鋼管に巻き付けた。
【００３１】
この装置に取着されているサポートロールは中空のシリコン製で直径６０ｍｍ、横幅７００ｍｍであり、圧下ロールはその下流側に４５０ｍｍの間隔（軸芯間距離）を置いて設けられ、直径１８０ｍｍ、横幅３５０ｍｍのものを用いた。圧下ロールの押付け圧力は２ｋｇ/ｃｍ２であった。この圧下ロールで被覆樹脂を圧着し、その時のロール温度およびそのあとの冷却までの時間は表１の条件で行った。そして、表面外観に優れた被覆鋼管を得た。圧下ロール温度、ロール圧下後冷却までの時間、およびその時の外観評価結果を表１に示した。なお、外観は以下に示す基準で評価した。
【００３２】
外観の評価
ポリオレフィン樹脂を被覆し、圧下ロールで圧下し、冷却した後の被覆樹脂重なり端部の状態を目視で確認し、ヒケ幅を調べ、ヒケなし：◎、ヒケ幅３ｍｍ以下でかつヒケ発生箇所が５箇所以下：○、ヒケ幅３ｍｍより大きい、または、ヒケ発生箇所が５箇所以上：×とした。表１の結果より、本発明の実施例１〜８は、比較例１〜４に比べ、表面外観が優れていることがわかる。
【００３３】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の製造方法で得られたポリオレフィン樹脂被覆鋼管は、ガス管、水道管、ラインパイプ、鋼管杭などの防食鋼管に使用される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の方法でポリオレフィン樹脂被覆鋼管を製造している例を示す側面図である。
【図２】螺旋状に被覆された樹脂の重なり部の構造を断面で模式的に示した図である。
【図３】ポリオレフィン樹脂シートが螺旋状に巻回被覆された鋼管の側面及び縦断面を示す図である。
【図４】螺旋状に被覆された樹脂の重なり部の構造を断面で模式的に示した図である。
【図５】図４の重なり部が冷却収縮によりズレを発生した状態を模式的に示した図である。
【図６】従来のポリオレフィン樹脂を螺旋状に巻回被覆している状態を示す図である。
【図７】図６の鋼管部分の縦断面を模式的に示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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